Hallo Forum,
ich möchte auch mal wieder aktiv werden und habe ein Projekt!
Ich möchte die Geschwindigkeit einer Luftgewehrkugel messen.
Ein Luftgewehr schießt mit max 7,5Joule
Ein Geschoss wiegt ca. 0,5g
Somit fliegt das Teil ca. 170m/s
Die Messung soll nach 10Meter kurz vor der Zielscheibe stattfinden.
Wenn ich nun zwei Lichtschranken 10 cm voneinander entferne dann braucht
das Projektil max 0,58ms.
Mit welcher Frequenz muss ich nun die Lichtschranke abfragen um das
Sauber zu erkennen? Fmin = 1 / (x * 0,58ms)
Ich stelle mir eine X / Y Lichtschranke vor mit jeweils 10cm
Kantenlänge.
XY deshalb, da ich das ganze gerne so erweitern würde, dass ich
irgendwann auch den "Einschlagort" auf der Zielscheibe bestimmen kann.
Wer kann mir diesbezügliche Tipps geben.
Bin für alles hilfreiche Dankbar.
Schönes Wochenende
Ralf Liebau schrieb:> Mit welcher Frequenz muss ich nun die Lichtschranke abfragen
Diese Frage ist nicht zu verstehen.
Warum triggert die Lichtschranke nicht einen Timer, der die Zeit
misst?
Ralf Liebau schrieb:> Ein Luftgewehr schießt mit max 7,5Joule> Ein Geschoss wiegt ca. 0,5g> Somit fliegt das Teil ca. 170m/s>> Die Messung soll nach 10Meter kurz vor der Zielscheibe stattfinden.
Sind die 170m/s an der Lauföffnung? Das dürften nach 10m lange keine
170m/s mehr sein. Aber egal, gehen wir mal davon aus dass das Projektil
nur 0,58 ms braucht um die Schranken zu passieren. Ich würde das Ganze
dann mit einem Interrupt an einem µC lösen. Das passieren der ersten
Lichtschranke löst einen Timer aus. Passiert das Projektil die zweite
Lichtschrank wird der Timer gestoppt und man schaut nach dem Timercount.
Daraus kann man dann zurück rechnen wie schnell das Projektil die 10 cm
überbrückt hat und wie schnell es dabei war.
@ Ralf Liebau (Gast)
>Ein Luftgewehr schießt mit max 7,5Joule>Ein Geschoss wiegt ca. 0,5g>Somit fliegt das Teil ca. 170m/s
An der Mündung.
>Die Messung soll nach 10Meter kurz vor der Zielscheibe stattfinden.>Wenn ich nun zwei Lichtschranken 10 cm voneinander entferne dann braucht>das Projektil max 0,58ms.
Und DIE willst du treffen? Viel Spass. An der Mündung ist es DEUTLICH
einfacher messbar!
>Mit welcher Frequenz muss ich nun die Lichtschranke abfragen um das>Sauber zu erkennen?
Gar nicht. Die 1. Lichtschranke setzt ein RS-FlipFlip, die 2. Setzt es
wieder auf LOW. Diese Periodendauer des Signals wird gemessen.
Wenn man einen 580us Puls mit 1 MHz ausmisst (abtastet bzw. zählt),
macht das mindestens 1/580tel Fehler oder kanpp 2 Promille. Recht wenig
also.
>Wer kann mir diesbezügliche Tipps geben.
Das Zauberwort für so eine Messung lautet Input Capture Funktion. Die
hat heute jeder Mikrocontroller.
Jörg Wunsch schrieb:> Diese Frage ist nicht zu verstehen.>> Warum triggert die Lichtschranke nicht einen Timer, der die Zeit> misst?
Womit der Timer-Takt dann auch der Frequenz der Lichschrankenabtastung
entspräche. SCNR
Aber ich vermute, die Lichtschranke selbst wird zur
Fremdlichunterdrückung moduliert sein?
Ich würde zur reinen Geschwindigkeitsmessung einfach an einem µC nen
Timer laufen lassen. Dann ein Interrupteingang mit den beiden
Lichtschranken verbinden. Beim 1. und 2. Impuls liest man jeweils den
aktuellen Timerwert.
Da die Taktrate des Timers ja bekannt ist, kann man dann aus der
Differenz der beiden Werte auf die Geschwindigkeit der Kugel schliessen.
Je schneller der Timer läuft desto besser ist die zeitliche Auflösung.
Die zu messende Zeit sollte fürn normalen µC-Timer eigentlich kein
Problem sein. Ka was du verwenden willst.
Mit der Positionsbestimmung is das glaub etwas schwieriger. (Sieh dir
z.b. die Messrahmen bei den momentan gängingen Systemen an : Meyton,
Disag, usw. Die funktionieren sogar bei schnelleren Sportgeräten. Im
Großkaliberbereich hat man ja schnell mal was mit 900m/s). Da sind
mehrere reihen von Lichtschranken verbaut. Das ganze wird denk ich über
ein FPGA o.ä. ausgewertet. (Son Messrahmen liegt im 3-4k€ bereich , je
nach Zielscheibengröße)
mfg.
Zwei Linienlaser und nen linearen Holspiegel(gebogener Streifen gut
reflektierenden material) der den Linienlaser auf eine Photodiode
bündelt.
AC Signal der Photodiode auskoppeln mit Kondensator und mit nem
Operationsverstärker verstärken mit Offsetabgleich und Verstärkung
einstellbar. Ein verstärker an den Set eingang eines RS-Flipflops den
anderen an den Reset Eingang. Inputcapture Eingang des AVRs an den Q
Ausgang des RS-FlipFlops.
Der Knackpunkt ist die Erfassung des Ojektes durch die Lichtschranken.
Die Messung des Impulsabstandes und Umrechnung in m/s (oder km/h)
schafft eine einfache µC-Schaltung. Hier gleich mit Display:
http://www.mino-elektronik.de/7-Segment-Variationen/LCD.htm#lcd6
Der Messbereich von 10-200km/h läßt sich nach oben erweitern.
Naja mit dem Linienlasern und der Photodiode mißt man halt nur den
Schatten des Projektils. Also nur eine kleine änderung des Photostroms.
Diese kann man jedoch über nen C auskoppeln und stark verstärken, so das
man scharfen Rechteckimpuls erhält. Wenn beide Lichtsschranken und
Photodioden und Verstärker gleich Dimensioniert sind dann ist auch die
Phasenverzögerung sehr gleich und kürzt sich raus.
> Der Knackpunkt ist die Erfassung des Ojektes durch die Lichtschranken.
Nö ist es nicht bei nem linienlaser hat man ja nen Fächerartigen Strahl
der eine Fläche von mehr als 5x5 cm abdecken kann. Um Fremdlicht
rauszuhalt würde ich den den optsichen kram halt in ein Rohr mit d=5cm
bauen(Klohrolle)
Chris M. schrieb:> Ich würde zwei dünne und 10m auseinanderliegende Alufolienstreifen> durchschießen und zum Triggern der Messung nutzen.
Nicht ratsam, da eine Teil der Energie auf die Folien übertragen und
damit die Messung verfälscht wird.
Ralf Liebau schrieb:> Mit welcher Frequenz muss ich nun die Lichtschranke abfragen um das> Sauber zu erkennen?
Das hängt davon ab, wie genau der Wert werden soll, und das gilt auch
für die oben gemachten Vorschläge, einen Timer zu verwenden.
Alternativ könntest du auch eine sehr helle LED mit z.B. 100kHz blitzen
lassen, und auf einem Foto abzählen, wie oft das Geschoss beim
Durchfliegen einer bestimmten Strecke angeblitzt wurde.
P.S.:
Man kann auch zwei Papierscheibenn in 10cm Abstand auf die Welle eines
mit hoher Drehzahl rotierenden Motors stecken und später den Winkel
zwischen den beiden Löchern messen und auswerten.
foo schrieb:> P.S.:> Man kann auch zwei Papierscheibenn in 10cm Abstand auf die Welle eines> mit hoher Drehzahl rotierenden Motors stecken und später den Winkel> zwischen den beiden Löchern messen und auswerten.
Gleicher Einwand wie hier:
Beitrag "Re: Geschwindigkeit einer Gewehrkugel messen."
Zwei Photos vor einem Maßstab aufnehmen und auswerten.
Papierscheiben, Fotos, ... alles Murks. Lass mich die Kugel fangen; ich
schätze dann die Geschwindigkeit mit einer Genauigkeit von +/- 1 fm/a.
Kaliber ist irrelevant.
Im Physikunterricht hat man das mal mit einem großen Holzklotz gemacht,
der an einer Schnur hing. Die Auslenkung des Pendels erlaubt die
Berechnung der Geschwindigkeit, Stichwort Impulserhaltungssatz. Und so
einen Holzklotz trifft man leichter als eine dünne Lichtschranke ;-)
Ralf Liebau schrieb:> Mit welcher Frequenz muss ich nun die Lichtschranke abfragen um das> Sauber zu erkennen? Fmin = 1 / (x * 0,58ms)>> Ich stelle mir eine X / Y Lichtschranke vor mit jeweils 10cm> Kantenlänge.> XY deshalb, da ich das ganze gerne so erweitern würde, dass ich
Hallo Ralf Liebau.
Have fun !!!
Das Projektil ist - wenn ich das aus meiner Jugend richtig in Erinnerng
habe - etwa 5mm lang. Bei einer Geschwindigkeit von 170m/s unterbricht
es "die Lichtschranke" gerade mal für etwa 30us.
Das sollte an sich kein Problem sein. Aber wie willst Du eine
Flächenlichtschranke bauen? Oder willst Du hoffen die kleine 5mm
Lichtschranke in der Mitte zu treffen?
Wenn Du das Projektil sicher erkennen willst musst du einen Lichtvorhang
mit einer Auflösung von 5mm bauen, das sind bei 10cm Vorhanglänge 20
Strahlen. Um eine Detektion des Projektils SICHER durchzuführen solltest
Du mindestens zwei Abtastungen mit Erkennung durchführen. Heißt in 30us
zweimal am Projektil vorbeikommen, sind 30/(20*2) = 0,75us pro Strahl.
Heißt aber auch: Deine Sender und Empfänger müssen innerhalb von 0,75us
einschalten, erkennen, ausschalten - es sein denn es sind Laser und die
laufen permanent durch.
Und dann denke auch an eine venünftige Optik - sonst scheint der
nachbarstrahl in Deinen eigentlichen Empfänger und dann is Essich mit
der Erkennung :)
Wie ich sagte - have fun :)
rgds
m.n. schrieb:> 6A66 schrieb:>> Und dann denke auch an eine venünftige Optik>> Also doch keine Klorolle? ;-)
Ja - doch, aber mit 5mm Duchmesser und entsprechend lang - dann könnte
man was draus machen :)
rgds
Zumindest den Einschlagspunkt kann man sehr einfach mit kurz
hintereinender aufgehängten Streifen aus AluFolie gut ermitteln.
Sobald das Projektil auftrifft, berühren sich die Folien, und es
entsteht ein elektrischer Kontakt.
Die Lichtschranke ist wirklich nicht so ganz einfach. Die muss schon
relativ schnell sein, und die Kugel gibt nicht so viel Abschattung. Mit
einem Fächer hat man halt nur etwa 3 mm aus dem Fächer abgeschattet, und
damit bei 3 cm Breite nur etwa 10% der Intensität. Je nach Breite die
man hat wäre da zu überlegen mehrere Empfänger zu nutzen. Die Optik ist
auch nicht so ganz einfach. Linienlaser geht ja noch, aber die Bündelung
am Empfänger ist schon komplizierter.
Im Extremfall sogar ohne Optik am Empfänger 3-5 mm eine Fotodiode, und
dann nach dem Komparator digital verknüpffen. Also etwa 5-10
Empfänger-Schaltungen für 2-3 cm Breite.
ggf. Braucht es halt ein paar Versuche die Fläche zu treffen.
Die Klassische Methode ist aber da ballistische Pendel - etwa eine Knete
Kugel am Faden.
Hier wurde eigentlich nur nach der Erfassungsfrequenz
(Abtastrate) gefragt, deshalb noch ein Beitrag von mir.
v = 170 m/s, vereinfacht 200 m/s
d = 10 cm = 0,1 m
dt = d/v = 0,1/170 m/(m/s) = 588,235 µs (1700 Hz)
Für eine Auflösung von 1 m/s machen wir den Test mit
v = 171 m/s:
dt = d/v = 0,1/171 m/(m/s) = 584,795 µs (1710 Hz)
Der Unterschied 1700 Hz : 1710 Hz hilft hier nicht!
Nehmen wir besser den Laufzeitunterschied:
588,235 µs - 584,795 µs = 3,44 µs entsprechend 291 kHz
Also muss die Erfassungsfrequenz >= 291 kHz sein.
Aber:
Keine Ahnung, wie deine XY-Lichtschranken über eine
eine Spanne von Dezimetern ein mm-großes Objekt
zeit- und ortsgenau detektieren ...
>Oder willst Du hoffen die kleine 5mm>Lichtschranke in der Mitte zu treffen?
Das ist ja wohl kein Problem.
Man muß ja nicht stehend freihändig schiessen, sondern kann den Lauf
einspannen.
Dan schiesst man ein Loch in ein Blatt Papier und weiss nun, wo alle
weiteren Geschosse vorbeifliegen werden.
>Die Auslenkung des Pendels erlaubt die>Berechnung der Geschwindigkeit, Stichwort Impulserhaltungssatz.
Hat den Nachteil, dass man, besonders um das Geschossgewicht zu
bestimmen, eine genaue Waage braucht.
Vielleicht spielt der Apotheker mit.
foo schrieb:> sondern kann den Lauf> einspannen.> Dan schiesst man ein Loch in ein Blatt Papier und weiss nun, wo alle> weiteren Geschosse vorbeifliegen werden.
Da setzt du voraus, dass die Streuung des Gewehrs am Ziel deutlich
kleiner ist als das Kaliber. Darauf würde ich mich nicht so ohne
weiteres verlassen, bestimmt nicht bei einem Spielzeuggewehr.
Und das Blatt Papier muss man auch erst mal treffen...
Georg
Die meisten Luftgewehre die an die frei erlaubten 7,5j nur annähernd
heran kommen haben auf 5m kein 10mm Streuung wenn man sie einspannt.
Und die Jahrmarktflinten die grob gerade aus schießt dürfte mit Glück
knapp über 2J haben,also auch eine geringere Mündungsgeschwindigkeit.
Allerdings sind die dort üblichen Rundkugeln auch gerne als Querschläger
unterwegs,man sollte also auch mit eventuell zurück kommenden Kugeln
rechnen. Bei den hier üblichen 4,5mm Diabolos dürfte ab 5J mit einem
vernünftigen Kugelfang nichts zurück kommen und die Lichtschranke ein
zweites mal passieren.
@ foo (Gast)
>>Die Auslenkung des Pendels erlaubt die>>Berechnung der Geschwindigkeit, Stichwort Impulserhaltungssatz.>Hat den Nachteil, dass man, besonders um das Geschossgewicht zu>bestimmen, eine genaue Waage braucht.
Jain. Man misst natürlich nicht EIN Geschoss, sondern eine exakt
ausgezählte Menge im Bereich 100-1000. Dann ist das Gesamtgewicht
deutlich höher und man kann mit einer Briefwaage messen. Das haben wir
damals auch gelernt. Die POS hatte schon ihre Qualitäten.
@ Georg (Gast)
>Da setzt du voraus, dass die Streuung des Gewehrs am Ziel deutlich>kleiner ist als das Kaliber.
Selbst wenn sie etwas höher ist, muss man halt mehrfach messen.
>Und das Blatt Papier muss man auch erst mal treffen...
Bitte? Gibs zu, du hast noch NIE ein Luftgewehr in der Hand gehabt,
geschweig denn damit geschossen. Mit so einem Ding schießt man auf 5
oder 10m auf eine Zielscheibe von ca. 10cm Durchmesser. Der 10er RIng
hat vielleicht 2cm Durchmesser. Gute Schützen treffen den sicher.
Das was du beschreibst ist eher für Luftpistolen auf 10m freihändig.
Die Luftgewehr Scheiben sind nochmal deutlich kleiner. Der Karton hat
10x10cm, die Zielscheibe einen Durchmesser von 45,5mm, der 9er Ring
5,5mm, der 10er Ring 0,5mm.
http://www.6stern-meisterscheiben.com/shop/catalogues/catalog_2.pdf,
Seite 7.
Mit einem guten Luftgewehr ist eingespannt fast Loch in Loch schiessen
möglich.
Chuck Norris schrieb:> Papierscheiben, Fotos, ... alles Murks. Lass mich die Kugel fangen; ich> schätze dann die Geschwindigkeit mit einer Genauigkeit von +/- 1 fm/a.> Kaliber ist irrelevant.
Dann nehme ich dich mal mit auf den Schießstand und dann kannst du
.17HMR fangen; ist auch noch etwas kleiner als Luftgewehrkugeln.
Wir machen das dann auf 100 Meter. Ich schieße auch, bis auf einen
halben Zentimeter genau (Streuung der Munition).
Auf deine Hand kleben wir jeweils vorn und hinten einen Sensor und
messen dann wie schnell die Kugel die ca. 2cm durchdrungen hat.
;-)
Walter Tarpan schrieb:> Aber ich vermute, die Lichtschranke selbst wird zur> Fremdlichunterdrückung moduliert sein?
Und welche Modulationsfrequenz schwebt dir da vor. Um Zeitmessungen im
Mikrosekundenbereich zu machen, muss die Lichtschranke schon eine
Bandbreite haben, die deutlich über der einer üblichen
IR-Fernbedienung liegt.
Hihi, die Zehn der aktuellen und auch olympisch verwendeten
Luftgewehrscheibe 10 m beträgt nur noch 0,5 mm, welche das Geschoss
sichtbar berühren muss, damit der Schuss als Zehn gewertet wird. Daraus
resultiert eine Fläche von gerade mal 5 mm, welche man auf 10 m treffen
muss, oder anders beschrieben, die Geschosse müssen noch durch ein Loch
von max. 9,5 mm passen.
Mittlerweile wird sogar teilweise schon mit Zehntel Ringen gewertet. Das
Maximum ist dabei die 10,9 und eine so gerade noch berührte 10 ergibt
eine 10,0. Der Abstand zwischen zwei Zehntel Ringen beträgt dabei nur
noch 0,25 mm.
Während die 400 oder 600 bei 40 bzw. 60 Schuss und einfacher Wertung
früher von Spitzenschützen schon öfter erreicht wurden, kann das
theoretische Maximum bei Zehntelwertung (40 Schuss -> 436,0 oder 60
Schuss -> 654,0) aber nicht mehr erreicht werden, da selbst die
Spitzengewehre mit ausgesuchter Munition immer noch eine Eigenstreuung
von ein 1 bis 2mm und damit auch den entsprechenden Zehntel-Ringwerten
aufweisen.
Hier noch ein Verweis, um zu zeigen, was da heutzutage so abgeht in der
Weltspitze:
http://www.issf-sports.org/pages/resulttargets.ashx?reskey=534847455257323930313139373130313b3b313531373b415234303b303b513b493b313b303b30
Zum eigentlichen Thema:
In der amerikanischen Zeitschrift "Nuts and Volts" Ausgabe Juni 2009
findet sich ein ausgearbeitetes Projekt so einer
Geschossgeschwindigkeitsmessanlage. Wie gut die funktioniert, weiß ich
aber nicht und man muss 'natürlich' die Body Parts Einheiten (fps, feets
per second) in zivilisierte Einheiten abändern und sich möglicherweise
auch eine hierzulande etwas üblichere Diodenkombination aussuchen.
Mit bestem Schützengruß
Murmelchen
Murmelchen schrieb:> Hier noch ein Verweis, um zu zeigen, was da heutzutage so abgeht in der> Weltspitze:>> http://www.issf-sports.org/pages/resulttargets.ashx?reskey=534847455257323930313139373130313b3b313531373b415234303b303b513b493b313b303b30
Wir schießen auch nur noch auf Luftgewehrscheiben, aber auf 100 Meter.
Ich schieße schon nicht schlecht, meine Freundin schießt mit .222 Loch
in Loch. Vielleicht sollte sie mal an so einen Wettbewerb mit machen?
Für die .222 ist die Scheibe schon eigentlich zu klein, weil das Loch
für die Karte relativ groß ist. Mit der .17HMR ist das eigentlich wie
Luftgewehr. Da macht es auch nur mit diesen Scheiben richtig Spaß.
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